JP2012016160A

JP2012016160A - Power conversion device and power supply system

Info

Publication number: JP2012016160A
Application number: JP2010149705A
Authority: JP
Inventors: Wataru Horio; 渉堀尾; Fumio Yoneda; 文生米田; Toshiyuki Hirata; 俊之平田; Masahiro Makino; 正寛牧野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device which can detect a single operation state by a voltage change imparting method and which can impart a change to an output voltage waveform while preventing an increase in the number of components or the like.SOLUTION: The power conversion device comprises: an power converting section for converting DC power into AC power using a pulse width modulation (PWM) inverter and outputting the AC power to a power system linked to the device; a voltage control section for calculating a voltage command waveform by adjusting a compensation voltage signal indicating a dead time compensation voltage waveform to a reference voltage signal, and setting an output voltage waveform outputted from the power converting section so as to correspond to a voltage waveform of the power system by controlling the PWM inverter so that a target output voltage waveform corresponds to the voltage command waveform; and a single operation determining section for determining whether or not a single operation state has been caused by changing a waveform indicated by the compensation voltage signal to impart a change to the output voltage waveform and based on whether the voltage waveform at the power system follows the change or not.

Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置、およびこれを用いた電力供給システムに関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts DC power to AC power, and a power supply system using the same.

従来、交流の電力系統に連系して、分散電源（太陽光発電システムなど）が発生させた電力を電力系統に供給するパワーコンディショナ（以下「パワコン」と略記することがある）が広く利用されている。 Conventionally, power conditioners (hereinafter sometimes abbreviated as “power converters”) that supply power generated by a distributed power source (such as a solar power generation system) to an electric power system are widely used. Has been.

パワコンは、分散電源が発生させた直流電力を交流電力に変換し、電力系統に出力する機能を有している。なおパワコンから電力系統に出力される出力電圧の波形は、電力系統における電圧波形に整合させるべく、一般的に、電力系統における電圧波形とほぼ一致するように調整される。 The power conditioner has a function of converting DC power generated by the distributed power source into AC power and outputting the AC power to the power system. Note that the waveform of the output voltage output from the power converter to the power system is generally adjusted to substantially match the voltage waveform in the power system in order to match the voltage waveform in the power system.

直流電力を交流電力に変換するための部品としては、ＰＷＭ［Pulse Width Modulation］方式によって制御されるＰＷＭインバータが広く用いられている。なおＰＷＭインバータの動作においては、スイッチング素子のアーム短絡を防止するために短絡防止時間が設けられており、デッドタイムが生じるようになっている。 As a component for converting DC power into AC power, a PWM inverter controlled by a PWM [Pulse Width Modulation] method is widely used. In the operation of the PWM inverter, a short-circuit prevention time is provided in order to prevent an arm short circuit of the switching element, and a dead time is generated.

このようにデッドタイムが生じると、出力電圧の波形に歪が生ずることとなる。なおこの歪は、当該波形のゼロクロスの近傍において、特に顕著となる。ＰＷＭインバータが用いられるにあたっては、このような歪が補償されるように、出力電圧にデッドタイム補償電圧が付加される。 When the dead time occurs in this way, distortion occurs in the waveform of the output voltage. This distortion is particularly noticeable near the zero cross of the waveform. When the PWM inverter is used, a dead time compensation voltage is added to the output voltage so that such distortion is compensated.

すなわちＰＷＭインバータは、電圧指令波形の基準となる波形にデッドタイム補償電圧の波形を加算することで電圧指令波形を算出し、出力する電圧の波形の目標がこの電圧指令波形となるように制御される。なおデッドタイム補償電圧に関しては、例えば非特許文献１に説明がなされているように公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 In other words, the PWM inverter calculates the voltage command waveform by adding the waveform of the dead time compensation voltage to the reference waveform of the voltage command waveform, and is controlled so that the target voltage waveform to be output is the voltage command waveform. The Since the dead time compensation voltage is known as described in Non-Patent Document 1, for example, detailed description is omitted here.

ところでパワコンの使用にあたっては、単独運転状態（単独運転がなされている状態）の発生に留意する必要がある。単独運転は、例えば電力系統が停電しているにも関わらず、分散電源が電力供給を継続することである。安全性の観点などから、単独運転は極力回避されるべきであり、また単独運転状態が発生した場合には、分散電源を電力系統から速やかに切り離すといった措置が必要となる。 By the way, when using a power conditioner, it is necessary to pay attention to the occurrence of a single operation state (a state where a single operation is performed). The isolated operation is, for example, that the distributed power supply continues to supply power even though the power system has a power failure. From the viewpoint of safety, etc., isolated operation should be avoided as much as possible, and when an isolated operation state occurs, measures such as promptly disconnecting the distributed power source from the power system are required.

そのため電力変換装置の多くは、単独運転を検出する手段（単独運転状態が発生したか否かを検出する手段）が設けられており、単独運転状態が発生した場合には、分散電源を電力系統から切り離すようになっている。なお各特許文献には、各種手法により、単独運転を検出するものが開示されている。 For this reason, many power converters are provided with means for detecting an isolated operation (means for detecting whether an isolated operation state has occurred). When an isolated operation state occurs, a distributed power source is connected to the power system. It comes to be separated from. In addition, each patent document discloses one that detects an isolated operation by various methods.

また単独運転を検出する手法の方式としては、受動的方式や能動的方式が挙げられる。能動的方式は、例えば、意図的に正常時の電力系統に整合しないようにした（誤差を与えておいた）電力を電力系統へ出力し、電力系統での電力がこれに追従するかどうかを見ることにより、単独運転を検出する方式である。能動的方式によれば、受動的方式では単独運転が検出されない状態、例えば、分散電源の発電量と電力系統上の負荷電力量が釣り合っている平衡状態であっても、単独運転を検出することが可能となる。 In addition, as a method of detecting an isolated operation, a passive method or an active method can be given. In the active method, for example, power that is intentionally not matched with the normal power system (given an error) is output to the power system, and whether the power in the power system follows this or not is determined. This is a method of detecting islanding by looking. According to the active method, it is possible to detect an isolated operation even in a state where the isolated operation is not detected by the passive method, for example, in an equilibrium state where the power generation amount of the distributed power source and the load power amount on the power system are balanced. Is possible.

能動的方式である手法の一つとして、出力電圧の波形に変化（意図的な誤差）を与えておき、電力系統における電圧波形がこの変化に追従したことを検出することにより、単独運転を検出する手法（以下、便宜的に「電圧変化付与手法」と称する）が挙げられる。電圧変化付与手法によれば、単独運転状態の発生が疑われる状況となったとき（例えば、一定条件を満たす電気的変動が検出されたとき）に、出力電圧に変化を与えるようにする。 As one of the active methods, a change (intentional error) is given to the output voltage waveform, and an isolated operation is detected by detecting that the voltage waveform in the power system follows this change. (Hereinafter, referred to as “voltage change applying method” for convenience). According to the voltage change applying method, the output voltage is changed when the occurrence of a single operation state is suspected (for example, when an electrical fluctuation that satisfies a certain condition is detected).

そして予め定められた判別基準に照らして、電力系統における電圧波形がこの変化に追従したか否かが判別される。その結果として、追従していなければ、単独運転状態は発生していないと判別され、逆に追従していれば、単独運転状態が発生していると判別される。 Then, it is determined whether or not the voltage waveform in the power system follows this change in light of a predetermined determination criterion. As a result, if it does not follow, it is determined that the isolated operation state has not occurred. Conversely, if it follows, it is determined that the isolated operation state has occurred.

単独運転状態が発生していなければ、出力電圧の波形の変化が電力系統に与える影響は微小であるため、電力系統における電圧波形はこの変化に追従しないが、そうでなければ追従することになる。そのため電圧変化付与手法によれば、単独運転を検出することが可能となっている。 If the islanding condition has not occurred, the change in the output voltage waveform has a small effect on the power system, so the voltage waveform in the power system will not follow this change, but will otherwise follow. . Therefore, according to the voltage change applying method, it is possible to detect an isolated operation.

特開２００８−０５４３６６号公報JP 2008-054366 A 特開平０９−３２２５５４号公報JP 09-322554 A 特開２００５−０２０９２５号公報JP 2005-020925 A

「パワーエレクトロニクス回路」、電気学会半導体電力変換システム調査専門委員会編、オーム社出版"Power Electronics Circuit", edited by IEEJ Semiconductor Power Conversion System Research Special Committee, published by Ohmsha

ところで、先述した電圧変化付与手法が用いられるようにする場合、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与える必要がある。これを実現するための方策としては、例えば、意図的な誤差に相当する電圧波形を生成する部品や、この電圧波形を電圧指令波形に加算するための部品などを、パワコンに別途設置しておくことが考えられる。 By the way, when the voltage change applying method described above is used, it is necessary to give a change as an intentional error to the waveform of the output voltage. As a measure for realizing this, for example, a component for generating a voltage waveform corresponding to an intentional error, a component for adding this voltage waveform to the voltage command waveform, and the like are separately installed in the power conditioner. It is possible.

しかしこのようにすることは、パワコンにおける部品数の増大などを招くことになる。その結果、パワコンの製造コストの増大や制御処理の複雑化などが問題となるため、好ましいとは言えないことがある。 However, doing so causes an increase in the number of components in the power conditioner. As a result, an increase in the manufacturing cost of the power conditioner or a complicated control process may be a problem, which may not be preferable.

本発明は上述した問題に鑑み、電圧変化付与手法を用いた単独運転の検出を行うことが可能であるとともに、部品数の増大などを極力抑えつつ、出力電圧の波形に変化を与えることが可能となる電力変換装置の提供を目的とする。またこのような電力変換装置を用いた電力供給システムの提供を、別の目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention can detect an isolated operation using a voltage change applying method, and can change the waveform of the output voltage while suppressing an increase in the number of components as much as possible. It aims at provision of the power converter which becomes. Another object is to provide a power supply system using such a power converter.

上記目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、ＰＷＭインバータを用いて直流電力を交流電力に変換し、連系している電力系統に出力する電力変換部と、電圧指令波形を算出し、出力する電圧の波形の目標が該電圧指令波形となるように前記ＰＷＭインバータを制御することで、前記電力変換部が出力する出力電圧の波形を、前記電力系統における電圧波形に応じたものとする電圧制御部と、単独運転状態の発生の有無を判別する単独運転判別部と、を備えた電力変換装置であって、前記電圧制御部は、前記電圧指令波形の基準となる波形を表す、基準電圧信号を生成する基準電圧信号生成回路と、前記ＰＷＭインバータのデッドタイムによる出力電圧の歪を補償するデッドタイム補償電圧の波形を表す、補償電圧信号を生成する補償電圧信号生成回路と、を有し、前記基準電圧信号に前記補償電圧信号を合わせることにより、前記電圧指令波形を算出するものであり、前記単独運転判別部は、前記補償電圧信号が表す波形を変形させることによって、前記出力電圧の波形に変化を与え、前記電力系統における電圧波形が該変化に追従したか否かに基づいて、単独運転状態の発生の有無を判別する構成とする。 In order to achieve the above object, a power converter according to the present invention uses a PWM inverter to convert DC power into AC power, and outputs the power command to a connected power system, and calculates a voltage command waveform. Then, by controlling the PWM inverter so that the target voltage waveform to be output is the voltage command waveform, the waveform of the output voltage output from the power conversion unit corresponds to the voltage waveform in the power system. A power conversion device including a voltage control unit and a single operation determination unit that determines whether or not a single operation state has occurred, wherein the voltage control unit represents a waveform that serves as a reference for the voltage command waveform A reference voltage signal generation circuit for generating a reference voltage signal, and a compensation voltage signal that represents a waveform of a dead time compensation voltage that compensates for distortion of the output voltage due to dead time of the PWM inverter. A compensation voltage signal generation circuit, and the voltage command waveform is calculated by combining the compensation voltage signal with the reference voltage signal, and the isolated operation determination unit is a waveform represented by the compensation voltage signal. Is changed to change the waveform of the output voltage, and based on whether or not the voltage waveform in the power system follows the change, it is determined whether or not a single operation state has occurred.

本構成によれば、電圧変化付与手法を用いた単独運転の検出を行うことが可能である。そして更に本構成によれば、デッドタイムによる出力電圧の歪を補償するための補償電圧信号が、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与えることにも活用され、例えば意図的な誤差に相当する電圧波形を生成する部品や、この電圧波形を電圧指令波形に加算するための部品などを、別途設置する必要がない。そのため部品数の増大などを極力抑えつつ、出力電圧の波形に変化を与えることが可能となる。 According to this configuration, it is possible to detect an isolated operation using the voltage change applying method. Further, according to this configuration, the compensation voltage signal for compensating for the distortion of the output voltage due to the dead time is also used to give a change as an intentional error to the waveform of the output voltage. There is no need to separately install a component that generates a voltage waveform corresponding to the above, a component for adding this voltage waveform to the voltage command waveform, and the like. Therefore, it is possible to change the waveform of the output voltage while suppressing an increase in the number of parts as much as possible.

なおここでの「補償電圧信号が表す波形を変形させること」は、一般的な信号処理によって当該波形を増幅或いは減衰させること等の他、補償電圧信号の伝送ラインを遮断すること（これにより当該波形は、実質的に、例えば振幅が略ゼロの波形に変形することとなる）等も含まれるものとする。 In this case, “transforming the waveform represented by the compensation voltage signal” means that the waveform is amplified or attenuated by general signal processing, and the transmission line of the compensation voltage signal is cut off (thereby The waveform substantially includes, for example, a waveform whose amplitude is substantially zero).

また上記構成としてより具体的には、前記単独運転判別部は、前記電力系統における電圧波形のゼロクロス部分での傾きを検出し、該検出の結果に基づいて、前記電力系統における電圧波形が前記変化に追従したことを検出する構成としてもよい。 More specifically, as the above configuration, the isolated operation determination unit detects a slope at a zero-cross portion of the voltage waveform in the power system, and the voltage waveform in the power system changes based on a result of the detection. It is good also as a structure which detects having tracked.

また上記構成において、前記単独運転判別部は、前記電力系統における所定の電気的変動の発生を監視することにより、単独運転状態の発生が疑われる状況となることを監視し、単独運転状態の発生が疑われる状況となったときに、前記変化を与え始める構成としてもよい。 Further, in the above configuration, the isolated operation determination unit monitors the occurrence of a predetermined electrical fluctuation in the power system, thereby monitoring the occurrence of an isolated operation state and generating an isolated operation state. It is good also as a structure which begins to give the said change, when it comes to the situation suspected.

本構成によれば、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与える動作が、必要なとき（単独運転状態の発生が疑われる状況となったとき）に限って実行されるようにし、電力系統の電圧波形を極力乱さないようにすることが可能となる。 According to this configuration, the operation that gives a change as an intentional error to the waveform of the output voltage is executed only when necessary (when the occurrence of a single operation state is suspected) It is possible to minimize the disturbance of the voltage waveform of the power system.

また上記構成において、前記電圧制御部は、前記基準電圧信号生成回路および前記補償電圧信号生成回路が入力側に接続され、これらの回路から受取った信号を加算する加算器を備えており、該加算器を用いて、前記基準電圧信号に前記補償電圧信号を合わせるものであり、前記単独運転判別部は、前記補償電圧信号生成回路と前記加算器との接続を遮断することにより、補償電圧信号が表す波形を変形させる構成としてもよい。 Further, in the above configuration, the voltage control unit includes an adder that connects the reference voltage signal generation circuit and the compensation voltage signal generation circuit to the input side and adds signals received from these circuits. The compensation voltage signal is adjusted to the reference voltage signal using a voltage detector, and the isolated operation determination unit cuts off the connection between the compensation voltage signal generation circuit and the adder, so that the compensation voltage signal is It is good also as a structure which deform | transforms the waveform to represent.

本構成によれば、補償電圧信号が表す波形を変形させるための処理を必要とすることなく、例えば信号ラインの開閉の切替といった簡易な処理を行うだけで、出力電圧の波形に意図的な誤差を与えることが可能となる。 According to this configuration, an intentional error in the waveform of the output voltage can be obtained by performing simple processing such as switching of opening / closing of the signal line without requiring processing for deforming the waveform represented by the compensation voltage signal. Can be given.

また上記構成としてより具体的には、前記単独運転判別部は、更に前記基準電圧信号が表す波形の周波数を改変することによって、前記出力電圧の波形に変化を与える構成としてもよい。 More specifically, as the above configuration, the islanding determination unit may further change the waveform of the output voltage by modifying the frequency of the waveform represented by the reference voltage signal.

また本発明に係る電力供給システムは、上記構成に係る電力変換装置と、前記直流電力を発生させる直流電源と、を備え、前記直流電力を交流電力に変換して、前記電力系統に供給する構成とする。本構成によれば、上記構成に係る電力変換装置の利点を享受することが可能となる。 A power supply system according to the present invention includes the power conversion device according to the above configuration and a DC power source that generates the DC power, and converts the DC power into AC power and supplies the AC power to the power system. And According to this configuration, it is possible to enjoy the advantages of the power conversion device according to the above configuration.

上述した通り、本発明に係る電力変換装置によれば、電圧変化付与手法を用いた単独運転の検出を行うことが可能である。そして更に本構成によれば、デッドタイムによる出力電圧の歪を補償するための補償電圧信号が、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与えることにも活用される。そのため部品数の増大などを極力抑えつつ、出力電圧の波形に変化を与えることが可能となる。 As described above, according to the power conversion device of the present invention, it is possible to detect an isolated operation using the voltage change applying method. Further, according to this configuration, the compensation voltage signal for compensating for the distortion of the output voltage due to the dead time is also used to give a change as an intentional error to the waveform of the output voltage. Therefore, it is possible to change the waveform of the output voltage while suppressing an increase in the number of parts as much as possible.

本発明の実施形態に係るパワコンの構成図（電力系統に連系した状態）である。It is a lineblock diagram (state linked to an electric power system) of a power conditioner concerning an embodiment of the present invention. 出力電圧の波形を表すグラフである。It is a graph showing the waveform of an output voltage. 基準電圧信号生成回路およびゲート信号生成回路に関する構成図である。It is a block diagram regarding a reference voltage signal generation circuit and a gate signal generation circuit. 連系状態制御動作のフローチャートである。It is a flowchart of a connection state control operation. 単独運転判別動作のフローチャートである。It is a flowchart of an isolated operation discrimination operation. 出力電圧の波形を表すグラフである。It is a graph showing the waveform of an output voltage.

本発明の実施形態について、交流の電力系統に連系するパワーコンディショナ（パワコン）を挙げて、以下に説明する。 The embodiment of the present invention will be described below with reference to a power conditioner (power conditioner) linked to an AC power system.

図１は、本実施形態のパワコンの構成図（電力系統に連系した状態）を表している。本図に示すように、パワコン１は端子Ｔ１およびＴ２を有しており、端子Ｔ１には直流電源２が接続され、端子Ｔ２には既存の電力系統が接続されている。なお直流電源２は、例えば太陽光発電システムであり、直流電力を発生させるものである。直流電源２は、電力系統から見れば分散電源の一つに相当する。 FIG. 1 shows a configuration diagram of the power conditioner of the present embodiment (a state connected to a power system). As shown in the figure, the power conditioner 1 has terminals T1 and T2, a DC power supply 2 is connected to the terminal T1, and an existing power system is connected to the terminal T2. The DC power source 2 is, for example, a solar power generation system, and generates DC power. The DC power source 2 corresponds to one of distributed power sources as viewed from the power system.

また電力系統は、電力配線に系統電源３や電力系統の遮断に用いられる系統遮断機４などが接続され形成されている。なお本実施形態での電力系統は、５０Ｈｚ（電圧波形は正弦波に調整されている）の商用電源を伝送するものとする。電力系統には、電力系統から電力供給を受ける負荷５（各種電気機器など）も接続される。また電力系統については、他の形態（例えば６０Ｈｚの商用電源を伝送するもの）であっても同様に考えることができる。 The power system is formed by connecting a system power source 3 and a system circuit breaker 4 used to interrupt the power system to power wiring. The power system in the present embodiment transmits a commercial power supply of 50 Hz (voltage waveform is adjusted to a sine wave). A load 5 (such as various electric devices) that receives power supply from the power system is also connected to the power system. In addition, the power system can be considered similarly even if it is in another form (for example, one that transmits a 60 Hz commercial power source).

［パワコンの構成等について］
次にパワコン１の構成等について説明する。図１に示すようにパワコン１は、ダイオード１１、コンデンサ１２、ＰＷＭインバータ１４、インダクタ１５、コンデンサ１６、電流検出回路１７、電圧検出回路１８、連系リレー１９、およびパワコン制御装置２０などを備えている。 [About the configuration of the power conditioner]
Next, the configuration of the power conditioner 1 will be described. As shown in FIG. 1, the power conditioner 1 includes a diode 11, a capacitor 12, a PWM inverter 14, an inductor 15, a capacitor 16, a current detection circuit 17, a voltage detection circuit 18, an interconnection relay 19, and a power condition control device 20. Yes.

直流電源２から送出された電力は、各素子（１１、１２）によって状態が整えられ、ＰＷＭインバータ１４に届けられる。ＰＷＭインバータ１４は、受取った電力を交流に変換し、後段側に送出する。ＰＷＭインバータ１４は、パワコン制御装置２０から受取ったゲート信号Ｓｇに応じて動作する。なおＰＷＭインバータ１４の動作においては、スイッチング素子のアーム短絡を防止するために短絡防止時間が設けられており、デッドタイムが生じるようになっている。 The power sent from the DC power supply 2 is adjusted in state by each element (11, 12) and delivered to the PWM inverter 14. The PWM inverter 14 converts the received power into alternating current and sends it to the subsequent stage side. The PWM inverter 14 operates according to the gate signal Sg received from the power control device 20. In the operation of the PWM inverter 14, a short-circuit prevention time is provided in order to prevent an arm short circuit of the switching element, and a dead time is generated.

ＰＷＭインバータ１４から送出された電力は、インダクタ１５やコンデンサ１６によって波形が整えられ、連系リレー１９を介して、電力系統に出力される。なお以降、パワコン１から電力系統に向けて出力される電圧を、単に「出力電圧」と称することがある。 The waveform of the electric power sent from the PWM inverter 14 is adjusted by the inductor 15 and the capacitor 16 and is output to the electric power system via the interconnection relay 19. Hereinafter, the voltage output from the power conditioner 1 to the power system may be simply referred to as “output voltage”.

連系リレー１９は、パワコン制御装置２０から受取ったリレー切替信号Ｓｒに応じて、開閉が切替えられる。通常は、連系リレー１９は閉じられており、パワコン１および直流電源２が電力系統に連系されるが、連系リレー１９が開かれると、当該連系は解除される。 The connection relay 19 is switched between open and closed according to the relay switching signal Sr received from the power condition control device 20. Normally, the interconnection relay 19 is closed, and the power conditioner 1 and the DC power supply 2 are linked to the power system. However, when the linkage relay 19 is opened, the linkage is released.

また電流検出回路１７は、端子Ｔ２を流れる電流の値を、継続的に検出する回路である。電流検出回路１７によって検出された電流値の情報は、電流検出信号Ｉｄとして、パワコン制御装置２０に伝送される。 The current detection circuit 17 is a circuit that continuously detects the value of the current flowing through the terminal T2. Information on the current value detected by the current detection circuit 17 is transmitted to the power controller 20 as a current detection signal Id.

電圧検出回路１８は、端子Ｔ２の両極間における電圧の値を、継続的に検出する回路である。電圧検出回路１８によって検出された電圧値の情報は、電圧検出信号Ｖｄとして、パワコン制御装置２０に伝送される。パワコン制御装置２０は、電圧検出信号Ｖｄを継続的に受取ることにより、電力系統における電圧波形（時間と電圧値との関係）を継続的に検出することが可能となっている。 The voltage detection circuit 18 is a circuit that continuously detects a voltage value between both poles of the terminal T2. Information on the voltage value detected by the voltage detection circuit 18 is transmitted to the power controller 20 as a voltage detection signal Vd. The power condition control device 20 can continuously detect the voltage waveform (relation between time and voltage value) in the power system by continuously receiving the voltage detection signal Vd.

パワコン制御装置２０は、適切な動作がなされるようにパワコン１を制御する装置であり、連系状態制御回路２１、基準電圧信号生成回路２２、補償電圧信号生成回路２３、およびゲート信号生成回路２４などを備えている。 The power condition control device 20 is a device that controls the power conditioner 1 so that an appropriate operation is performed. The power condition control circuit 21, the reference voltage signal generation circuit 22, the compensation voltage signal generation circuit 23, and the gate signal generation circuit 24. Etc.

連系状態制御回路２１は、例えばＣＰＵを用いて形成されるものであり、電圧検出信号Ｖｄに基づいて連系状態制御動作を実行し、パワコン１の電力系統への連系を適切に制御する。すなわち連系状態制御回路２１は、単独運転状態が発生したときに、当該連系を解除させるようにリレー切替信号Ｓｒを出力する。なお連系状態制御動作のより詳細な内容については、改めて説明する。 The connection state control circuit 21 is formed using, for example, a CPU, and executes a connection state control operation based on the voltage detection signal Vd to appropriately control the connection of the power conditioner 1 to the power system. . In other words, the interconnection state control circuit 21 outputs the relay switching signal Sr so as to release the interconnection when the single operation state occurs. The more detailed contents of the interconnection state control operation will be described again.

基準電圧信号生成回路２２は、後述する電圧指令波形の基準となる波形を表す信号として、基準電圧信号を生成する回路である。基準電圧信号生成回路２２は、電流検出信号Ｉｄおよび電圧検出信号Ｖｄを受取るようになっており、これらの信号を用いて、電力系統の電圧波形に所定の補正要素（例えば、ＰＷＭインバータ１４から電力系統へ電流が流れることによる、電圧降下分を補正する要素）が付加された波形を表す信号を、基準電圧信号として生成する。生成された基準電圧信号は、ゲート信号生成回路２４に送出される。 The reference voltage signal generation circuit 22 is a circuit that generates a reference voltage signal as a signal representing a waveform that serves as a reference of a voltage command waveform described later. The reference voltage signal generation circuit 22 receives the current detection signal Id and the voltage detection signal Vd. Using these signals, a predetermined correction element (for example, power from the PWM inverter 14) is added to the voltage waveform of the power system. A signal representing a waveform to which a voltage drop due to a current flowing through the system is added is generated as a reference voltage signal. The generated reference voltage signal is sent to the gate signal generation circuit 24.

補償電圧信号生成回路２３は、デッドタイム補償電圧（ＰＷＭインバータ１４のデッドタイムによる出力電圧の歪を補償する電圧）の波形を表す信号として、補償電圧信号を生成する回路である。生成された補償電圧信号は、ゲート信号生成回路２４に送出される。なお非特許文献１によれば、デッドタイムによって次の（１）式で表されるひずみ電圧Ｖｔｄが発生することになる。デッドタイム補償電圧は、例えば、このひずみ電圧Ｖｔｄと同量に設定される。
Ｖｔｄ＝Ｅｄｃ×Ｔｄ×ｆｃ・・・（１）
（ただし、Ｅｄｃは上下アームの入力電圧を、Ｔｄはデッドタイムを、ｆｃはキャリア周波数を、それぞれ表す。） The compensation voltage signal generation circuit 23 is a circuit that generates a compensation voltage signal as a signal representing the waveform of the dead time compensation voltage (voltage that compensates for distortion of the output voltage due to dead time of the PWM inverter 14). The generated compensation voltage signal is sent to the gate signal generation circuit 24. According to Non-Patent Document 1, a distortion voltage Vtd represented by the following equation (1) is generated due to dead time. For example, the dead time compensation voltage is set to the same amount as the distortion voltage Vtd.
Vtd = Edc × Td × fc (1)
(However, Edc represents the input voltage of the upper and lower arms, Td represents the dead time, and fc represents the carrier frequency.)

なお補償電圧信号生成回路２３は、通常時、例えば基準電圧信号もしくは電圧検出信号Ｖｄを参照して、デッドタイムに起因する出力電圧の歪が適切に補償されるように（出力電圧の波形を正弦波に近づけるように）補償電圧信号を生成する。その一方で、補償電圧信号生成回路２３は、連系状態制御回路２１からの指示に応じて、補償電圧信号が表す波形を変形させることが可能となっている。 The compensation voltage signal generation circuit 23 normally refers to, for example, the reference voltage signal or the voltage detection signal Vd so that the distortion of the output voltage due to the dead time is appropriately compensated (the waveform of the output voltage is sine). A compensation voltage signal is generated (approaching the wave). On the other hand, the compensation voltage signal generation circuit 23 can change the waveform represented by the compensation voltage signal in response to an instruction from the interconnection state control circuit 21.

ゲート信号生成回路２４は、基準電圧信号と補償電圧信号を受取り、基準電圧信号に補償電圧信号を合わせることによって、基準電圧信号と補償電圧信号の波形が合わさった電圧指令波形を算出する。そしてゲート信号生成回路２４は、この算出結果に基づいてゲート信号Ｓｇを生成して、ＰＷＭインバータ１４に出力する。 The gate signal generation circuit 24 receives the reference voltage signal and the compensation voltage signal, and calculates a voltage command waveform in which the waveforms of the reference voltage signal and the compensation voltage signal are combined by combining the compensation voltage signal with the reference voltage signal. The gate signal generation circuit 24 generates a gate signal Sg based on the calculation result and outputs the gate signal Sg to the PWM inverter 14.

その結果、ＰＷＭインバータ１４は、出力する電圧の波形の目標がこの電圧指令波形となるように、パワコン制御装置２０によってＰＷＭ制御がなされる。これにより通常時は、パワコン１が電力系統へ出力する出力電圧の波形は、電力系統における電圧波形に略一致するようになっている。なお、出力電圧の波形が電力系統における電圧波形と略一致するように、電圧指令波形を算出する手法自体については、既に各種の手法が知られている。 As a result, the PWM inverter 14 is PWM-controlled by the power controller 20 so that the target voltage waveform to be output is the voltage command waveform. As a result, during normal times, the waveform of the output voltage output from the power conditioner 1 to the power system substantially matches the voltage waveform in the power system. Various methods have already been known for calculating the voltage command waveform so that the waveform of the output voltage substantially matches the voltage waveform in the power system.

ここで補償電圧信号を合わせること（加算）による効果を理解容易とするため、図２に、補償電圧信号が加算される場合と加算されない場合の各々における、出力電圧の概略的な波形（電力系統における電圧状態を考慮しない場合）を示す。なお図２は、基準電圧信号に補償電圧信号が加算されないと仮定した場合（つまり、基準電圧の波形がそのまま電圧指令波形とされる場合）の出力電圧の波形Ｗ−１を、点線で示し、基準電圧信号に補償電圧信号が加算される場合（通常時におけるパワコン１の場合）の出力電圧の波形Ｗ−２を、実線で示している。 Here, in order to facilitate understanding of the effect of adding (adding) the compensation voltage signals, FIG. 2 shows a schematic waveform (power system) of the output voltage in each of the cases where the compensation voltage signals are added and not added. In the case of not considering the voltage state in FIG. Note that FIG. 2 shows a waveform W-1 of the output voltage when a compensation voltage signal is not added to the reference voltage signal (that is, when the waveform of the reference voltage is directly used as a voltage command waveform) by a dotted line, A waveform W-2 of the output voltage when the compensation voltage signal is added to the reference voltage signal (in the case of the power conditioner 1 at normal time) is indicated by a solid line.

図２に示す通り、波形Ｗ−１は、ＰＷＭインバータ１４のデッドタイムの影響により、電圧ゼロを表す直線とクロスするゼロクロス部分（特に、電圧ゼロとなった時点から微小時間が経過するまでの期間）において、一時的に略水平（すなわち、傾きが略ゼロ）となっている。このように波形Ｗ−１においては、ＰＷＭインバータ１４のデッドタイムに起因する歪が生じている。なお、理想的な出力電圧の波形（正弦波）を基準とすれば、波形Ｗ−１は、ゼロクロス部分の傾きが略ゼロとなるように変化していると見ることも出来る。 As shown in FIG. 2, the waveform W-1 has a zero-cross portion that crosses a straight line representing zero voltage due to the dead time of the PWM inverter 14 (particularly, a period from when the voltage becomes zero until a minute time elapses). ) Temporarily temporarily horizontal (that is, the inclination is substantially zero). As described above, in the waveform W-1, distortion caused by the dead time of the PWM inverter 14 occurs. Note that if an ideal output voltage waveform (sine wave) is used as a reference, the waveform W-1 can be regarded as changing so that the slope of the zero-cross portion becomes substantially zero.

一方、波形Ｗ−２は、このような歪が補償されており、波形Ｗ−１に比べて、理想的な出力電圧の波形（正弦波）に近いものとなっている。なお補償電圧信号は、特にゼロクロス部分における傾きを適切に増大させるよう設定されており、その結果、ＰＷＭインバータ１４のデッドタイムに起因する歪が、適切に補償されている。 On the other hand, the waveform W-2 is compensated for such distortion, and is closer to an ideal output voltage waveform (sine wave) than the waveform W-1. Note that the compensation voltage signal is set so as to appropriately increase the slope particularly in the zero-cross portion, and as a result, distortion caused by the dead time of the PWM inverter 14 is appropriately compensated.

パワコン１は、通常時、上述したパワコン制御装置２０の制御を通じて、出力電圧の波形を、電力系統の電圧波形とほぼ同等の波形とする。これによりパワコン１は、直流電源が発生させた電力を、所定の連系規定に準拠した状態とし、電力系統に出力（供給）するようになっている。 During normal operation, the power conditioner 1 sets the waveform of the output voltage to a waveform substantially equivalent to the voltage waveform of the power system through the control of the power condition controller 20 described above. Thereby, the power conditioner 1 sets the power generated by the DC power supply in a state in conformity with a predetermined interconnection rule and outputs (supplies) the power to the power system.

またパワコン制御装置２０の構成態様は上述した通りであるが、各回路（２１〜２４）のより具体的な構成等については、様々な態様とすることが可能である。図３に、基準電圧信号生成回路２２、およびゲート信号生成回路２４の具体的な構成の一例を示す。当該構成について以下に説明する。 Further, the configuration mode of the power control device 20 is as described above, but various modes can be used for more specific configurations and the like of the circuits (21 to 24). FIG. 3 shows an example of specific configurations of the reference voltage signal generation circuit 22 and the gate signal generation circuit 24. The configuration will be described below.

図３に示すように、基準電圧信号生成回路２２は、電流設定回路２２ａ、減算器２２ｂ、制御器２２ｃ、第１信号ライン２２ｄ、および第２信号ライン２２ｅを備えている。またゲート信号生成回路２４は、加算器２４ａ、三角波生成回路２４ｂ、およびＰＷＭコンパレータ２４ｃを備えている。 As shown in FIG. 3, the reference voltage signal generation circuit 22 includes a current setting circuit 22a, a subtractor 22b, a controller 22c, a first signal line 22d, and a second signal line 22e. The gate signal generation circuit 24 includes an adder 24a, a triangular wave generation circuit 24b, and a PWM comparator 24c.

電流設定回路２２ａは、出力電流の目標値を表す信号を生成し、減算器２２ｂに出力する。減算器２２ｂは、電流検出回路１７から電流検出信号Ｉｄが入力されるようになっており、出力電流の目標値を表す信号と電流検出信号Ｉｄとの差を出力する。また制御器２２ｃは、減算器２２ｂの出力を受取り、出力電流相当の電圧を表す信号を、第１信号ライン２２ｄを介して後段側に出力する。 The current setting circuit 22a generates a signal representing the target value of the output current and outputs it to the subtracter 22b. The subtractor 22b receives the current detection signal Id from the current detection circuit 17, and outputs the difference between the signal representing the target value of the output current and the current detection signal Id. The controller 22c receives the output of the subtractor 22b and outputs a signal representing a voltage corresponding to the output current to the subsequent stage side via the first signal line 22d.

第１信号ライン２２ｄは、加算器２４ａの入力側（入力端子の一つ）に接続されており、制御器２２ｃから出力された信号を加算器２４ａに伝送する。また第２信号ライン２２ｅは、加算器２４ａの入力側（他の入力端子）に接続されており、電圧検出信号Ｖｄ（スケールが調整されたものであっても良い）を加算器２４ａに伝送する。なお、第１信号ライン２２ｄを介して加算器２４ａに伝送される信号（ＰＷＭインバータ１４から電力系統へ電流が流れることによる電圧降下に対応した波形を表す）と、第２信号ライン２２ｅを介して加算器２４ａに伝送される信号（電力系統における電圧波形を表す）を合わせたものが、先述した基準電圧信号に相当する。基準電圧信号は、加算器２４ａに伝送されるこれらの信号の波形が合わさった波形を、表していると見ることができる。 The first signal line 22d is connected to the input side (one of the input terminals) of the adder 24a, and transmits the signal output from the controller 22c to the adder 24a. The second signal line 22e is connected to the input side (another input terminal) of the adder 24a, and transmits the voltage detection signal Vd (which may be adjusted in scale) to the adder 24a. . A signal transmitted to the adder 24a via the first signal line 22d (representing a waveform corresponding to a voltage drop caused by a current flowing from the PWM inverter 14 to the power system) and a second signal line 22e. A combination of signals transmitted to the adder 24a (representing a voltage waveform in the power system) corresponds to the above-described reference voltage signal. The reference voltage signal can be viewed as representing the combined waveform of these signals transmitted to the adder 24a.

また加算器２４ａは、入力側に、第１信号ライン２２ｄ、第２信号ライン２２ｅ、および補償電圧信号の伝送ラインが接続されている。これにより加算器２４ａは、基準電圧信号および補償電圧信号が、入力されるようになっている。そして加算器２４ａは、これらの信号を加算することにより、基準電圧と補償電圧の波形が合わさった電圧指令波形を表す信号を生成し、ＰＷＭコンパレータ２４ｃの非反転入力端子に出力する。なお電圧指令波形を表す信号が生成されたことにより、電圧指令波形が算出されたということが出来る。 The adder 24a is connected to the first signal line 22d, the second signal line 22e, and the transmission line for the compensation voltage signal on the input side. As a result, the adder 24a receives the reference voltage signal and the compensation voltage signal. The adder 24a adds these signals to generate a signal representing a voltage command waveform in which the waveforms of the reference voltage and the compensation voltage are combined, and outputs the signal to the non-inverting input terminal of the PWM comparator 24c. It can be said that the voltage command waveform is calculated by generating the signal representing the voltage command waveform.

ＰＷＭコンパレータ２４ｃは、非反転入力端子に、電圧指令波形を表す信号が入力される一方、反転入力端子に、三角波生成回路２ｂが生成する基準三角波の信号が入力される。ＰＷＭコンパレータ２４ｃはこれらの比較結果に応じた信号を、ゲート信号ＳｇとしてＰＷＭインバータ１４へ出力する。 In the PWM comparator 24c, a signal representing a voltage command waveform is input to the non-inverting input terminal, and a reference triangular wave signal generated by the triangular wave generating circuit 2b is input to the inverting input terminal. The PWM comparator 24c outputs a signal corresponding to these comparison results to the PWM inverter 14 as a gate signal Sg.

［連系状態制御動作について］
ところで単独運転状態が発生したときは、パワコン１における電力系統への連系を、速やかに解除させる必要がある。そこで連系状態制御回路２１は、単独運転状態が発生したか否かに応じてパワコン１と電力系統との連系状態を適切に制御するための、連系状態制御動作を実行するようになっている。以下、この連系状態制御動作について、図４に示すフローチャートを参照しながら、より詳細に説明する。 [About connected state control operation]
By the way, when the isolated operation state occurs, it is necessary to quickly release the connection to the power system in the power conditioner 1. Therefore, the interconnection state control circuit 21 executes an interconnection state control operation for appropriately controlling the interconnection state between the power conditioner 1 and the power system depending on whether or not an isolated operation state has occurred. ing. Hereinafter, this interconnection state control operation will be described in more detail with reference to the flowchart shown in FIG.

連系状態制御回路２１は、通常時、電圧検出信号Ｖｄに基づいて、電力系統に基準レベルを超える電気的変動（所定の電気的変動）が生じたかを、継続的に監視するようになっている（ステップＳ１）。なおここでの「電気的変動」は、例えば、電圧低下、周波数変化率の変化、位相跳躍、および高調波電圧の変化のうちの、一つまたは複数が該当する。 In the normal state, the interconnection state control circuit 21 continuously monitors whether an electric fluctuation exceeding a reference level (predetermined electric fluctuation) has occurred in the power system based on the voltage detection signal Vd. (Step S1). The “electrical fluctuation” here corresponds to, for example, one or more of voltage drop, frequency change rate change, phase jump, and harmonic voltage change.

単独運転状態が発生する原因としては、例えば落雷の影響による電力系統の遮断が考えられる。そしてこのような電力系統の遮断が生じたとき、少なくとも一時的に、上述したような電気的変動が生じる。このことから、当該電気的変動がある程度のレベルを超えたときは、単独運転状態の発生が疑われることになる。上述した「基準レベル」は、単独運転状態の発生が疑われる程度のレベルに設定されている。 As a cause of the occurrence of the isolated operation state, for example, the interruption of the electric power system due to the influence of lightning can be considered. And when such a power system interruption occurs, the above-described electrical fluctuation occurs at least temporarily. For this reason, when the electrical fluctuation exceeds a certain level, the occurrence of an isolated operation state is suspected. The above-mentioned “reference level” is set to a level at which the occurrence of an isolated operation state is suspected.

しかしながら、単独運転状態が発生していなくても、何らかの原因により、電気的変動が基準レベルを超える可能性がある。すなわち、基準レベルを超える電気的変動が検出されたときは、単独運転状態の発生が疑われるものの、単独運転状態が発生していないことも考えられる。 However, even if the isolated operation state does not occur, the electrical fluctuation may exceed the reference level for some reason. That is, when an electrical fluctuation exceeding the reference level is detected, it is considered that the isolated operation state is not generated although the occurrence of the isolated operation state is suspected.

そこで、基準レベルを超える電気的変動が検出された場合（ステップＳ１のＹ）、連系状態制御回路２１は、予め定められた単独運転判別動作を実行し、単独運転状態が発生したか否かを判別することとする（ステップＳ２）。単独運転判別動作は、単独運転状態の発生の有無を、短時間に精度良く判別するための動作であり、具体的内容については改めて説明する。 Therefore, when an electrical fluctuation exceeding the reference level is detected (Y in step S1), the interconnection state control circuit 21 executes a predetermined isolated operation determination operation to determine whether an isolated operation state has occurred. Is determined (step S2). The isolated operation determination operation is an operation for accurately determining whether or not an isolated operation state has occurred in a short time, and the specific contents will be described again.

単独運転判別動作の実行により、単独運転状態が発生したと判別された場合（ステップＳ３のＹ）、連系状態制御回路２１は、連系リレー１９を開くためのリレー切替信号Ｓｒを、連系リレー１９に送出し、連系リレー１９を開いた状態に制御する。これにより、パワコン１の電力系統への連系が解除され、単独運転が停止される（ステップＳ４）。 When it is determined that the isolated operation state has occurred by executing the isolated operation determination operation (Y in step S3), the connection state control circuit 21 uses the relay switching signal Sr for opening the connection relay 19 as the connection state. The data is sent to the relay 19, and the interconnection relay 19 is controlled to be opened. As a result, the interconnection of the power conditioner 1 to the power system is released, and the independent operation is stopped (step S4).

一方、単独運転判別動作の実行により、単独運転状態は発生していないと判別された場合（ステップＳ３のＮ）、パワコン１の電力系統への連系を解除させる必要は無い。そのため連系状態制御回路２１は、連系リレー１９を開くこととせず、ステップＳ１の動作に戻る。上述した一連の連系状態制御動作を実行することにより、連系状態制御回路２１は、単独運転状態の発生の有無を短時間に精度良く判別し、この判別の結果に応じた適切な処置を行うようになっている。 On the other hand, when it is determined that the isolated operation state has not occurred by executing the isolated operation determination operation (N in step S3), it is not necessary to release the connection of the power conditioner 1 to the power system. Therefore, the interconnection state control circuit 21 does not open the interconnection relay 19 and returns to the operation of step S1. By executing the above-described series of linked state control operations, the linked state control circuit 21 accurately determines whether or not an isolated operation state has occurred in a short time, and performs appropriate measures according to the determination result. To do.

［単独運転判別動作について］
単独運転判別動作（ステップＳ２）は、既に説明した電圧変化付与手法を用いて、単独運転状態の発生の有無を判別する動作である。この単独運転判別動作の具体的な内容について、図５に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。 [Independent operation discrimination operation]
The isolated operation determination operation (step S2) is an operation for determining whether or not an isolated operation state has occurred using the voltage change applying method described above. The specific contents of the isolated operation determination operation will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

単独運転判別動作の開始に伴い、連系状態制御回路２１は、補償電圧信号が表す波形に変形を加え始める（ステップＳ１１）。この変形はその後の一定期間、継続して加えられることになる。 With the start of the isolated operation determination operation, the interconnection state control circuit 21 starts to deform the waveform represented by the compensation voltage signal (step S11). This deformation is continuously applied for a certain period thereafter.

先述した通り、補償電圧信号が表す波形は、通常時においては、デッドタイムに起因する出力電圧の歪が適切に補償されるように設定されるが、ステップＳ１１の動作が実行されることにより、当該変形が、単独運転を検出するための意図的な誤差として加えられる。なおここでは説明を容易とするため、当該波形の振幅を略ゼロとするような変形（当該波形を全体的に十分に減衰させる変形）が加えられるものとする。 As described above, the waveform represented by the compensation voltage signal is set so that the distortion of the output voltage due to the dead time is appropriately compensated in the normal time, but by performing the operation of step S11, This deformation is added as an intentional error for detecting islanding. Here, in order to facilitate the description, it is assumed that a modification that makes the amplitude of the waveform substantially zero (a modification that sufficiently attenuates the waveform as a whole) is added.

そして連系状態制御回路２１は、補償電圧信号が表す波形に変形が加えられるようにしつつ、電圧検出信号Ｖｄに基づいて電力系統の電圧波形を監視する。そしてこの電圧波形におけるゼロクロス部分の傾きの絶対値（以下、単に「傾き」とする）が、一定の正常傾斜範囲を逸脱したか否かを判別する（ステップＳ１２）。なおこの正常傾斜範囲は、単独運転状態が発生していない状況下では、電力系統の電圧波形におけるゼロクロス部分の傾きが逸脱することはないと想定される範囲に、予め設定されている。 Then, the interconnection state control circuit 21 monitors the voltage waveform of the power system based on the voltage detection signal Vd while allowing the waveform represented by the compensation voltage signal to be modified. Then, it is determined whether or not the absolute value of the slope of the zero-cross portion in the voltage waveform (hereinafter simply referred to as “slope”) has deviated from a certain normal slope range (step S12). Note that the normal inclination range is set in advance to a range in which the inclination of the zero-cross portion in the voltage waveform of the power system is assumed not to deviate in a situation where no single operation state has occurred.

当該波形におけるゼロクロス部分の傾きαは、次の（２）式によって算出される。
α ＝｜ｆ（ｔｏ＋Δｔ）／Δｔ｜・・・（２）
但し、ｔｏは当該波形におけるゼロクロスの時刻、Δｔは予め設定された微小時間、ｆ（ｔ）は時刻ｔにおける当該波形の縦軸方向の位置を、それぞれ表している。
連系状態制御回路２１は、例えば（２）式を用いることによって傾きαを算出し、この値が正常傾斜範囲を逸脱したか否かを判別する。 The slope α of the zero cross portion in the waveform is calculated by the following equation (2).
α = | f (to + Δt) / Δt | (2)
Here, to represents the time of zero crossing in the waveform, Δt represents a preset minute time, and f (t) represents the position in the vertical axis direction of the waveform at time t.
For example, the interconnection state control circuit 21 calculates the inclination α by using the equation (2), and determines whether or not this value has deviated from the normal inclination range.

ここで、補償電圧信号が表す波形に変形が加えられている期間では、電圧指令波形の算出において、補償電圧信号が加算されない状況（補償電圧信号が無効化された状況と見ることもできる）とほぼ同等の状況になる。そのため、出力電圧の波形は、図２に示す波形Ｗ−２のような形態から、波形Ｗ−１のような形態（意図的な誤差が与えられた形態）に変化しようとする。 Here, in a period in which the waveform represented by the compensation voltage signal is deformed, a situation in which the compensation voltage signal is not added in the calculation of the voltage command waveform (can be regarded as a situation in which the compensation voltage signal is invalidated) The situation is almost equivalent. Therefore, the waveform of the output voltage tends to change from a form like the waveform W-2 shown in FIG. 2 to a form like the waveform W-1 (a form in which an intentional error is given).

そして、単独運転状態が発生していないとき、電力系統における電力状態は、系統電源３等の影響が強く、パワコン１の出力の影響を殆ど受けない。そのため電力系統の電圧波形は、出力電圧の波形が変化しようとしてもこの変化に追従せず、ほぼ正弦波を維持したままとなる。その結果、傾きαは正常傾斜範囲から逸脱することはない。 When the isolated operation state does not occur, the power state in the power system is strongly influenced by the system power supply 3 and the like, and is hardly affected by the output of the power conditioner 1. For this reason, the voltage waveform of the power system does not follow this change even if the waveform of the output voltage changes, and remains almost a sine wave. As a result, the inclination α does not deviate from the normal inclination range.

しかし単独運転状態が発生しているとき、電力系統の電力状態は、パワコン１の出力状態が支配的となる。そのため電力系統の電圧波形は、出力電圧の波形が変化するとこの変化に追従し、波形Ｗ−１のような形態に近づく。その結果、傾きαは、単独運転状態が発生していないときのものに比べて十分に小さくなり、正常傾斜範囲から逸脱することとなる。 However, when the isolated operation state occurs, the output state of the power conditioner 1 is dominant in the power state of the power system. Therefore, the voltage waveform of the power system follows this change when the waveform of the output voltage changes, and approaches a form like the waveform W-1. As a result, the inclination α is sufficiently smaller than that when the single operation state does not occur, and deviates from the normal inclination range.

そこで連系状態制御回路２１は、傾きαが正常傾斜範囲を逸脱しなかったと判別したときには（ステップＳ１２のＮ）、単独運転状態は発生していないと判別し（ステップＳ１３）、今回の単独運転判別動作を終了する。一方で連系状態制御回路２１は、傾きαが正常傾斜範囲を逸脱したと判別したときには（ステップＳ１２のＹ）、単独運転状態が発生したと判別し（ステップＳ１４）、今回の単独運転判別動作を終了する。 Therefore, when it is determined that the inclination α has not deviated from the normal inclination range (N in step S12), the interconnection state control circuit 21 determines that no single operation state has occurred (step S13), and this single operation is performed. The discrimination operation is terminated. On the other hand, when it is determined that the inclination α has deviated from the normal inclination range (Y in step S12), the interconnection state control circuit 21 determines that the single operation state has occurred (step S14), and this single operation determination operation is performed. Exit.

なおステップＳ１２の処理は、一箇所のゼロクロス部分だけでなく、複数箇所のゼロクロス部分の傾きαを判別の対象としても構わない。例えば、複数箇所のゼロクロス部分の傾きαについて、それぞれ正常傾斜範囲を逸脱したか否かが判別されるようにし、全ての箇所において正常傾斜範囲を逸脱していれば、単独運転状態が発生したと判別されるようにしても構わない。 In the process of step S12, the inclination α of not only one zero cross portion but also a plurality of zero cross portions may be determined. For example, it is determined whether or not the inclination α of the zero-cross portions at a plurality of locations has deviated from the normal inclination range, and if the normal inclination range has been deviated at all locations, the single operation state has occurred. It may be discriminated.

なお、補償電圧信号が表す波形に変形を加え続ける期間は、ステップＳ１２に係る判別の動作が適切に実行されるように設定される。例えば、複数箇所のゼロクロス部分の傾きαを判別の対象とする場合、各ゼロクロス部分が到来する時点において当該変形が加えられた状態となるように、当該期間が設定される。 Note that the period during which the waveform represented by the compensation voltage signal continues to be deformed is set so that the determination operation according to step S12 is appropriately executed. For example, when the inclinations α of the zero cross portions at a plurality of locations are to be discriminated, the period is set so that the deformation is applied when each zero cross portion arrives.

［変形例等について］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。本発明はその主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えて実施することが可能である。なお本実施形態に対する変形例としては、例えば以下に示すものが挙げられる。 [Modifications]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this content. The present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof. In addition, as a modification with respect to this embodiment, the following are mentioned, for example.

補償電圧信号が表す波形にどのような変形を加えるかについては、単独運転の検出が可能である限り（すなわち、単独運転状態が発生しているときには、傾きαを正常傾斜範囲から逸脱させるようになっている限り）種々の態様が採用され得る。例えば、決められた定数を継続的に乗じることにより、当該波形を全体的に増幅或いは減衰させるように変形を加える態様が採用され得る。なお当該波形を全体的に増幅させるように変形が加えられると、補償電圧信号が表す波形は、ゼロクロス部分における傾きを増大させる度合がより強くなる波形となる。 As to what kind of deformation is added to the waveform represented by the compensation voltage signal, as long as the isolated operation can be detected (that is, when the isolated operation state occurs, the inclination α is deviated from the normal inclination range). Various embodiments may be employed (as long as they are). For example, it is possible to adopt a mode in which a modification is made so as to amplify or attenuate the waveform as a whole by continuously multiplying a determined constant. When the waveform is modified so as to amplify the waveform as a whole, the waveform represented by the compensation voltage signal becomes a waveform with a stronger degree of increasing the slope in the zero-cross portion.

なお、波形を十分に増幅させるような変形が補償電圧信号に加えられると、出力電圧の波形は、図６に示す波形Ｗ−３のように、ゼロクロス部分における傾きが通常時に比べて十分に大きな波形に変化しようとする。その結果、単独運転状態が発生しているとき、傾きαは、単独運転状態が発生していないときのものに比べて十分に大きくなり、正常傾斜範囲から逸脱することとなる。連系状態制御回路２１は、このことを利用して、単独運転状態の発生の有無を判別することが可能である。 When a deformation that sufficiently amplifies the waveform is added to the compensation voltage signal, the waveform of the output voltage has a sufficiently large slope at the zero-cross portion as compared with the normal time as shown by the waveform W-3 shown in FIG. Try to change to a waveform. As a result, when the single operation state occurs, the slope α is sufficiently larger than that when the single operation state does not occur, and deviates from the normal inclination range. Using this, the interconnection state control circuit 21 can determine whether or not a single operation state has occurred.

また補償電圧信号が表す波形に変形を加える手法としては、一般的な信号処理によって当該波形を増幅或いは減衰させる手法などの他、補償電圧信号の伝送ラインを遮断する手法（当該波形は、実質的に、振幅が略ゼロの波形に変形することとなる）等が採用されても構わない。 In addition, as a method of modifying the waveform represented by the compensation voltage signal, a method of amplifying or attenuating the waveform by general signal processing or a method of cutting off the transmission line of the compensation voltage signal (the waveform is substantially Furthermore, the waveform may be transformed into a waveform having substantially zero amplitude).

なおこれまでに説明した通りパワコン制御装置２０は、基準電圧信号生成回路２２および補償電圧信号生成回路２３が入力側に接続され、これらの回路から受取った信号を加算する加算器２４ａを備えており、この加算器２４ａを用いて、基準電圧信号に補償電圧信号を合わせるようになっている。 As described above, the power controller 20 includes the reference voltage signal generation circuit 22 and the compensation voltage signal generation circuit 23 connected to the input side, and includes an adder 24a that adds signals received from these circuits. The adder 24a is used to match the compensation voltage signal with the reference voltage signal.

そこで連系状態制御回路２１の指示に応じて、補償電圧信号生成回路２３と加算器２４ａとの接続を、遮断することが可能な形態としておくことが考えられる。例えば、この接続に用いられる信号ラインの開閉を切替えるスイッチを設けておき、このスイッチが、連系状態制御回路２１によって切替えられるようにしておく。 Therefore, it is conceivable that the connection between the compensation voltage signal generation circuit 23 and the adder 24a can be cut off in accordance with an instruction from the interconnection state control circuit 21. For example, a switch for switching opening / closing of a signal line used for this connection is provided, and this switch is switched by the interconnection state control circuit 21.

そして連系状態制御回路２１が、補償電圧信号が表す波形に変形を加える動作（ステップＳ１１）として、補償電圧信号生成回路２３と加算器２４ａとの接続を遮断させる動作を実行するようにすれば、実質的に補償電圧信号が表す波形に変形が加えられ、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化が与えられる。なおこのような手法が採用された場合は、例えば信号ラインの開閉の切替といった簡易な処理を行うだけで、出力電圧の波形に意図的な誤差を与えることが可能となる。 Then, if the interconnection state control circuit 21 performs an operation of cutting the connection between the compensation voltage signal generation circuit 23 and the adder 24a as an operation of modifying the waveform represented by the compensation voltage signal (step S11). The waveform represented by the compensation voltage signal is substantially deformed, and the waveform of the output voltage is changed as an intentional error. When such a method is adopted, it is possible to give an intentional error to the waveform of the output voltage only by performing a simple process such as switching of opening / closing of the signal line.

またパワコン１においては、更に、基準電圧信号が表す波形の周波数を改変することによって、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与えるようにしても構わない。 In the power conditioner 1, the output voltage waveform may be changed as an intentional error by modifying the frequency of the waveform represented by the reference voltage signal.

例えば単独運転判別動作の実行時において、傾きαが正常範囲を逸脱しなかったときに（ステップＳ１２のＮ）、連系状態制御回路２１が基準電圧信号生成回路２２に指示を出し、基準電圧信号が表す波形の周波数を一定量（例えば３．５Ｈｚ程度）だけ改変させるようにする。これにより出力電圧の波形に、周波数の変化（意図的な誤差）が与えられることになる。 For example, if the slope α does not deviate from the normal range during execution of the isolated operation determination operation (N in step S12), the interconnection state control circuit 21 issues an instruction to the reference voltage signal generation circuit 22, and the reference voltage signal Is modified by a certain amount (for example, about 3.5 Hz). As a result, a change in frequency (intentional error) is given to the waveform of the output voltage.

そして連系状態制御回路２１が、電力系統の電圧波形がこの変化に追従したかどうかを判別するようにする。そして追従しなかった場合には、単独運転状態は発生していないと判別される一方、追従した場合には、単独運転状態が発生したと判別されるようにする。このようにすれば、いわゆるダブルチェックにより、単独運転状態の発生の有無をより慎重に判別することが可能となる。 Then, the interconnection state control circuit 21 determines whether or not the voltage waveform of the power system follows this change. If it does not follow, it is determined that the single operation state has not occurred, whereas if it follows, it is determined that the single operation state has occurred. In this way, it is possible to more carefully determine whether or not an isolated operation state has occurred by so-called double check.

また本実施形態では、単独運転状態が発生したと判別されたときに、直ちに電力系統への連系を解除させる（連系リレー１９を開く）ようにしているが（ステップＳ３、Ｓ４を参照）、その代わりに、単独運転状態が発生したと判別されてから一定時間（例えば、０．１秒程度）経過した後に、電力系統への連系を解除させるようにしても構わない。 In the present embodiment, when it is determined that the single operation state has occurred, the connection to the power system is immediately released (the connection relay 19 is opened) (see steps S3 and S4). Instead of this, after a certain time (for example, about 0.1 second) has elapsed since it was determined that the single operation state has occurred, the connection to the power system may be released.

また、単独運転状態が発生したと判別された場合、電力系統への連系を解除させるとともに、単独運転状態の発生を知らせるための報知信号が出力されるようにしても構わない。また更に、単独運転状態が発生したと判別された場合、パワコン１から電力系統に出力される電流の振幅を減衰させること等により、電力系統に出力される電力が小さくなるようにしても構わない。 In addition, when it is determined that the isolated operation state has occurred, the connection to the power system may be released, and a notification signal for notifying the occurrence of the isolated operation state may be output. Furthermore, when it is determined that an isolated operation state has occurred, the power output to the power system may be reduced by, for example, attenuating the amplitude of the current output from the power conditioner 1 to the power system. .

［その他］
以上までに説明した通り、本実施形態に係るパワコン１（電力変換装置）は、ＰＷＭインバータ１４を用いて直流電力を交流電力に変換し、連系している電力系統に出力する機能部（電力変換部）と、電圧指令波形を算出し、出力する電圧の波形の目標がこの電圧指令波形となるようにＰＷＭインバータ１４を制御することで、電力変換部が出力する出力電圧の波形を、電力系統における電圧波形に略一致させる機能部（電圧制御部）と、単独運転状態の発生の有無を判別する機能部（単独運転判別部）と、を備えている。 [Others]
As described above, the power conditioner 1 (power conversion device) according to the present embodiment uses the PWM inverter 14 to convert DC power into AC power, and outputs it to the interconnected power system (power). Converter) and a voltage command waveform, and by controlling the PWM inverter 14 so that the target voltage waveform to be output is the voltage command waveform, the waveform of the output voltage output by the power converter A function unit (voltage control unit) that substantially matches the voltage waveform in the system and a function unit (single operation determination unit) that determines whether or not an isolated operation state has occurred are provided.

なお電圧制御部は、電圧指令波形の基準となる波形を表す、基準電圧信号を生成する基準電圧信号生成回路２２と、ＰＷＭインバータ１４のデッドタイムによる出力電圧の歪を補償するデッドタイム補償電圧の波形を表す、補償電圧信号を生成する補償電圧信号生成回路２３と、を有しており、基準電圧信号に補償電圧信号を合わせることにより、電圧指令波形を算出するものとなっている。 The voltage control unit is a reference voltage signal generation circuit 22 that generates a reference voltage signal that represents a reference waveform of the voltage command waveform, and a dead time compensation voltage that compensates for distortion of the output voltage due to dead time of the PWM inverter 14. And a compensation voltage signal generation circuit 23 for generating a compensation voltage signal representing a waveform, and a voltage command waveform is calculated by combining the compensation voltage signal with the reference voltage signal.

また単独運転判別部は、補償電圧信号が表す波形を変形させることによって、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与え、電力系統における電圧波形が該変化に追従したことを検出することにより、単独運転状態の発生を検出するものとなっている。 In addition, the isolated operation determination unit deforms the waveform represented by the compensation voltage signal, thereby giving a change as an intentional error to the waveform of the output voltage, and detecting that the voltage waveform in the power system follows the change. Thus, the occurrence of the single operation state is detected.

このようにパワコン１は、電圧変化付与手法を用いた単独運転の検出を行うことが可能となっている。そして更にパワコン１によれば、デッドタイムによる出力電圧の歪を補償するための補償電圧信号が、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与えることにも活用され、例えば意図的な誤差に相当する電圧波形を生成する部品や、この電圧波形を基準電圧の波形に加算するための部品などを、別途設置する必要がないものとなっている。そのため部品数の増大などを極力抑えつつ、出力電圧の波形に変化を与えることが可能となっている。 As described above, the power conditioner 1 can detect the isolated operation using the voltage change applying method. Further, according to the power conditioner 1, the compensation voltage signal for compensating for the distortion of the output voltage due to the dead time is also used to give a change as an intentional error to the waveform of the output voltage. There is no need to separately install a component that generates a voltage waveform corresponding to the above, a component for adding this voltage waveform to the waveform of the reference voltage, and the like. Therefore, it is possible to change the waveform of the output voltage while suppressing an increase in the number of parts as much as possible.

なお、デッドタイムの設けられたＰＷＭインバータが利用される場合、デッドタイムによる出力電圧の歪が補償されるようにするため、本実施形態のように、当該補償を実現させるための回路（補償電圧信号生成回路２３等に相当）を設けておくことは、必要であるといえる。本実施形態に係るパワコン１は、当該補償を実現させるための回路を、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与えるための手段にも兼用させ、部品数の増大などを極力抑えるようにしたものと言える。 When a PWM inverter having a dead time is used, in order to compensate for the distortion of the output voltage due to the dead time, a circuit (compensation voltage) for realizing the compensation as in this embodiment. It can be said that it is necessary to provide a signal generation circuit 23 or the like). In the power conditioner 1 according to the present embodiment, the circuit for realizing the compensation is also used as a means for giving a change as an intentional error to the waveform of the output voltage so as to suppress an increase in the number of components as much as possible. It can be said that.

なお先述したように、補償電圧信号が表す波形に、例えば増幅或いは減衰させる変形が加えられる場合（補償電圧信号の伝送ラインが遮断される場合も含む）には、単独運転状態が発生したとき、電力系統における電圧波形においては特にゼロクロス部分における傾きが変化する。 Note that, as described above, when the waveform represented by the compensation voltage signal is subjected to, for example, a modification that amplifies or attenuates (including the case where the transmission line of the compensation voltage signal is interrupted), when the single operation state occurs, In the voltage waveform in the power system, the slope particularly changes at the zero crossing portion.

このことを利用して単独運転判別部は、電力系統における電圧波形のゼロクロス部分での傾きを検出し、この検出の結果に基づいて、電力系統における電圧波形が、出力電圧の波形に与えられた変化に追従したことを検出するようになっている。より具体的には、検出（算出）された傾きαが正常傾斜範囲を逸脱したことを検出することにより、電力系統における電圧波形が、当該変化に追従したことを検出するようになっている。そのため単独運転判別部は、電力系統における電圧波形が当該変化に追従したことを、容易に検出することが可能となっている。 Using this, the isolated operation determination unit detects the slope at the zero-cross portion of the voltage waveform in the power system, and based on the result of this detection, the voltage waveform in the power system is given to the waveform of the output voltage. It is designed to detect following changes. More specifically, by detecting that the detected (calculated) inclination α deviates from the normal inclination range, it is detected that the voltage waveform in the power system follows the change. For this reason, the isolated operation determination unit can easily detect that the voltage waveform in the power system has followed the change.

また単独運転判別部は、電力系統における所定の電気的変動の発生を監視することにより、単独運転状態の発生が疑われる状況となることを監視し（ステップＳ１）、単独運転状態の発生が疑われる状況となったときに（ステップＳ１のＹ）、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与え始めるようになっている（ステップＳ１１）。 The isolated operation determination unit monitors the occurrence of predetermined electrical fluctuations in the power system, thereby monitoring the occurrence of an isolated operation state (step S1) and suspecting the occurrence of the isolated operation state. When this occurs (Y in step S1), the output voltage waveform starts to change as an intentional error (step S11).

そのためパワコン１によれば、出力電圧の波形に意図的な誤差としての変化を与える動作が、必要なとき（単独運転状態の発生が疑われる状況となったとき）に限って実行されるようにし、電力系統の電圧波形を極力乱さないようにすることが可能となっている。 For this reason, according to the power conditioner 1, an operation for giving a change as an intentional error to the waveform of the output voltage is executed only when necessary (when the occurrence of a single operation state is suspected). The voltage waveform of the power system can be prevented from being disturbed as much as possible.

本発明は、電力系統に連系するパワーコンディショナ等に利用することができる。 The present invention can be used for a power conditioner connected to an electric power system.

１パワーコンディショナ（電力変換装置）
２直流電源（分散電源）
３系統電源
４系統遮断機
５負荷
１１ダイオード
１２コンデンサ
１４ＰＷＭインバータ
１５インダクタ
１６コンデンサ
１７電流検出回路
１８電圧検出回路
１９連系リレー
２０パワコン制御装置
２１連系状態制御回路
２２基準電圧信号生成回路
２２ａ電流設定回路
２２ｂ減算器
２２ｃ制御器
２２ｄ第１信号ライン
２２ｅ第２信号ライン
２３補償電圧信号生成回路
２４ゲート信号生成回路
２４ａ加算器
２４ｂ三角波生成回路
２４ｃＰＷＭコンパレータ
Ｔ１、Ｔ２端子
Ｗ−１〜Ｗ−３波形 1 Power conditioner (power converter)
2 DC power supply (distributed power supply)
3 system power supply 4 system circuit breaker 5 load 11 diode 12 capacitor 14 PWM inverter 15 inductor 16 capacitor 17 current detection circuit 18 voltage detection circuit 19 interconnection relay 20 power condition control device 21 interconnection state control circuit 22 reference voltage signal generation circuit 22a current Setting circuit 22b Subtractor 22c Controller 22d First signal line 22e Second signal line 23 Compensation voltage signal generation circuit 24 Gate signal generation circuit 24a Adder 24b Triangle wave generation circuit 24c PWM comparator T1, T2 terminals W-1 to W-3 Waveform

Claims

A power converter that converts direct current power into alternating current power using a PWM inverter and outputs the power to a connected power system;
By calculating the voltage command waveform and controlling the PWM inverter so that the target of the waveform of the output voltage becomes the voltage command waveform, the waveform of the output voltage output by the power conversion unit is changed to the voltage in the power system. A voltage control unit according to the waveform;
An isolated operation determination unit for determining whether or not an isolated operation state has occurred;
A power conversion device comprising:
The voltage controller is
A reference voltage signal generation circuit for generating a reference voltage signal, which represents a reference waveform of the voltage command waveform;
A compensation voltage signal generation circuit for generating a compensation voltage signal, which represents a waveform of a dead time compensation voltage that compensates for distortion of the output voltage due to dead time of the PWM inverter,
The voltage command waveform is calculated by combining the compensation voltage signal with the reference voltage signal,
The islanding determination unit
By changing the waveform represented by the compensation voltage signal, the waveform of the output voltage is changed,
A power conversion device that determines whether or not an isolated operation state has occurred based on whether or not a voltage waveform in the power system follows the change.

The islanding determination unit
Detecting the slope at the zero-cross portion of the voltage waveform in the power system;
The power conversion device according to claim 1, wherein it is determined whether or not a voltage waveform in the power system follows the change based on a result of the detection.

The islanding determination unit
By monitoring the occurrence of predetermined electrical fluctuations in the power system, monitoring the occurrence of a single operation state is suspected,
The power conversion device according to claim 2, wherein the change is started when a situation in which the occurrence of an isolated operation state is suspected.

The voltage controller is
The reference voltage signal generation circuit and the compensation voltage signal generation circuit are connected to the input side, and include an adder that adds signals received from these circuits,
Using the adder, the compensation voltage signal is adjusted to the reference voltage signal,
The islanding determination unit
The power converter according to claim 3, wherein the waveform represented by the compensation voltage signal is deformed by cutting off the connection between the compensation voltage signal generation circuit and the adder.

The islanding determination unit
5. The power conversion device according to claim 1, further comprising changing the waveform of the output voltage by modifying a frequency of a waveform represented by the reference voltage signal. 6.

The power conversion device according to any one of claims 1 to 5,
A DC power source for generating the DC power,
The power supply system, wherein the DC power is converted into AC power and supplied to the power system.